Naukowiec porównuje mapowanie wszechświata do wyzwań, przed którymi stanęli Picasso i Cézanne

Instrument do spektroskopii ciemnej energii, znany jako DESI, został podłączony do 50-letniego teleskopu w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak w południowej Arizonie.

Jest w trakcie projektu, który ma bardzo ważny cel: zmierzenie ekspansji wszechświata. Zgadza się, cały wszechświat. Okazuje się, że nie rozwija się już tak szybko jak dawniej.

Doktor Arjun Dey Jest naukowcem zajmującym się projektami w DESI i dołączył do The Show, aby o tym porozmawiać.

Laurel Falk

Doktor Arjun Dey

Kompletna rozmowa

Arjun Dey: Cały projekt to w zasadzie gigantyczny projekt mapowania kosmosu, którego celem jest nie tylko mapowanie trójwymiarowej struktury wszechświata, ale także tego, jak ona ewoluowała w czasie w ciągu ostatnich 11 miliardów lat historii wszechświata.

Lauren Gilger: Mniej więcej 11 miliardów lat. Tak. Za chwilę porozmawiamy trochę więcej o tym, jak to zrobić. Ale czy mam rację, używasz do tego 50-letniego teleskopu? To ciekawe połączenie starej i nowej technologii.

Dai: To jest absolutnie prawdą. To znaczy, był to teleskop zbudowany ponad 50 lat temu i był zbudowany jak okręt wojenny, więc było to zanim mieliśmy wiele nowoczesnych narzędzi do prawidłowego projektowania. Dlatego w tamtym czasie był on przepracowany. W rezultacie stał się jednym z niewielu teleskopów na planecie, który mógł pomieścić instrument tak masywny jak ten, który zaprojektowaliśmy na potrzeby tego eksperymentu.

Gilgera: niesamowity. Tak. Tak. Powiedz nam, bo po imieniu, czym jest ciemna energia?

Dai: Cóż, na to pytanie bardzo trudno jest odpowiedzieć, ponieważ nie wiemy zbyt wiele o wszechświecie. Zatem wszystko, z czego się składamy, atomy, cząsteczki itp., wszystko to stanowi około 4% gęstości energii obecnego wszechświata. Pozostałe 96% jest obecnie nieznane. Rozumiemy, że kolejne 26% zachowuje się mniej więcej jak zwykła materia i ma grawitację. Ale pozostałe 70% to rzeczy, które zachowują się jak ujemna grawitacja we wszechświecie. Wytwarza podciśnienie, wypycha wszechświat na zewnątrz i powoduje przyspieszenie ekspansji wszechświata. Nazywamy to ciemną energią, ale tak naprawdę nie wiemy, co to jest. Celem tego eksperymentu jest bardzo precyzyjne zmierzenie tempa ekspansji Wszechświata i sprawdzenie, czy da nam to wskazówki umożliwiające rozróżnienie pomiędzy różnymi teoriami, które mówią nam więcej o tym, czym w rzeczywistości jest ciemna energia.

Gilgera: Tak. A więc jesteś w trzecim roku pięcioletniego projektu. Porozmawiajmy trochę o tym, co odkryłem do tej pory, ponieważ wydaje się, że istnieją tutaj pewne wskazówki dotyczące potencjalnych wielkich odkryć, jeśli chodzi o to, jak szybko i czy Wszechświat nadal się rozszerza.

Dai: prawidłowy. To jest bardzo ekscytujące. Więc, jak wiecie, ciemna energia została odkryta dopiero około 1998 roku. Więc nie wiedzieliśmy o tym przez długi czas, ale w pewnym sensie założyliśmy, że to w zasadzie stała rzecz. Oznacza to, że gęstość energii nie zmieniała się w funkcji czasu w miarę rozszerzania się Wszechświata. Była to teoria zasadniczo wykraczająca poza ogólną teorię względności Einsteina. Nie była to zbyt popularna rzecz, ale zadziałała i dała nam w pewnym stopniu predykcyjny model wszechświata.

Dane DESI oraz w połączeniu z innymi pomiarami wskazują, że jest prawdopodobne, że ta ciemna energia, czymkolwiek by nie była, zmieniała się w funkcji czasu. W przeszłości sprawa była pilniejsza, obecnie mniej pilna. Nie wiemy, jak sprawa będzie się dalej rozwijać w przyszłości. Miejmy jednak nadzieję, że pomiary, które dokonamy po zakończeniu tego projektu, powiedzą nam więcej o jego rozwoju.

Gilgera: Spędźmy więc te ostatnie kilka minut, rozmawiając o tym, co kryje się za częścią tego i co to wszystko oznacza, prawda. To znaczy, myślę ogólnie, tak jak ludzie interesują się ideą wszechświata, tak my chcemy wiedzieć, skąd pochodzimy, prawda? Czy na to próbujesz odpowiedzieć, na to pytanie w mapowaniu, czy to jest cel?

Dai: zdecydowanie. To znaczy, myślę, że to bardzo ludzkie pragnienie wiedzieć, co nas otacza i co, no wiesz, gdzie żyjemy, jak tu dotarliśmy i dokąd zmierzamy. Myślę, że to duża część tych eksploracji. Oczywiście większość naukowców niepokoi fakt, że 96% gęstości energii w obecnym wszechświecie to coś, czego nie rozumiemy. Byłoby więc miło wiedzieć, że myślę, że poczyniliśmy duży postęp w zrozumieniu granic naszej wiedzy lub przynajmniej w jej uściśleniu. Myślę, że w tym eksperymencie staramy się sprawdzić, czy zmieni on sposób, w jaki myślimy o fizyce. Być może czai się nowa fizyka, której jeszcze nie odkryliśmy, a którą ten eksperyment pozwoli nam zbadać.

Gilgera: Mówiłem o tym technicznie, prawda? Podobnie jak w przypadku tego pomysłu, to, co próbujesz zrobić, przypomina artystę próbującego narysować coś 3D w prawdziwym życiu w dwóch wymiarach, na płaskiej powierzchni, prawda? Porozmawiajmy trochę o tym porównaniu. Pomyślałem, że to interesujące.

Dai: Cóż, myślę, że jest to jedno z odwiecznych pytań dotyczących tego, jak reprezentować naturę. I wiecie, na przykład, Cézanne tego próbował. To były początki kubizmu, na początku prób opisania czegoś w trzech wymiarach i w pewnym sensie przeniesienia tego na dwuwymiarowe płótno. Tutaj mamy bardziej złożony problem, polegający na tym, że coś ewoluuje w czasie. Jak wiadomo, Picasso również się z tym zmagał. Próbował to przedstawić w tych różnych aspektach swojego płótna.

Próbujemy opisać wszechświat, taki jest dzisiaj. Ale także ze względu na skończoną prędkość światła widzimy wszystko, co widzimy we wszechświecie w pewnym momencie w przeszłości. Dlatego im częściej patrzymy na odległe obiekty, tym głębiej odkrywamy je w przeszłości. Dlatego myślę, że próba wizualizacji tego w przestrzeni jest jednym z interesujących pytań dotyczących tego, jak realizujemy ten projekt. Dzięki temu projektowi otrzymaliśmy potrzebne do tego dane. Ale w takim razie jak się komunikowamy, co moim zdaniem będzie ciekawym wyzwaniem i fajnym projektem, prawda?

Gilgera: Mówisz o tym, o tym szalonym, zdumiewającym pomyśle, zgodnie z którym jeśli patrzysz na coś na niebie, dwa miliony lat świetlnych stąd, widzisz to tak, jak było 2 miliony lat temu. Jakby to nie było zdjęcie zrobione w czasie rzeczywistym, chyba w tym sensie.

Dai: prawidłowy. I tak, w skrajnych granicach naszego skanowania, mogliśmy zobaczyć w zasadzie całą drogę wstecz, aż Wszechświat stał się całkowicie nieprzezroczysty. Ten moment miał miejsce około 300 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, czyli około 13 miliardów lat temu. W ramach tego projektu staramy się cofnąć do około 11 miliardów lat temu, kiedy istniała materia, powstały pierwsze galaktyki, ale wielkoskalowa struktura Wszechświata nie była jeszcze na swoim miejscu, tak jak to widzimy na dzisiejszy świat. Zatem obecny wszechświat jest bardzo ciasny. Galaktyki tworzą włókna, gromady, powłoki itp. na przestrzeni setek milionów lat świetlnych. Jesteśmy częścią tej struktury i to właśnie ta struktura pozwala nam precyzyjnie zdefiniować i zmierzyć tę strukturę, pozwalając nam zobaczyć, jak ten wszechświat ewoluował w czasie.

Scenariusze serialu KJZZ The Show powstają w ostatecznym terminie. Tekst ten może nie mieć ostatecznej formy. Oficjalnym zapisem programowania KJZZ jest nagranie audio.

Więcej historii z KJZZ